DE10224758A1

DE10224758A1 - Fahrzeuglenksystem

Info

Publication number: DE10224758A1
Application number: DE10224758A
Authority: DE
Inventors: Kenji Ogawa; Kazushi Shirasawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2003-06-05
Also published as: JP2003154951A; US20030094329A1; US6705424B2; JP4107471B2

Abstract

Um ein Lensystem zu schaffen, welches gleichzeitig eine manuelle Lenkung und eine automatische Lenkung ermöglicht, und außerdem ein normales Lenkgefühl sicherstellt, sogar wenn die automatische und die manuelle Lenkung gleichzeitig durchgeführt werden, wird ein Lenksystem geschaffen, das Folgendes beinhaltet: eine Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Zielwerts eines reaktiven Drehmoments; eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines reaktiven Drehmoments; eine Steuerungseinheit zum Steuern eines Antriebsdrehmoments; einen Steuermechanismus zum Steuern einer Lenkrichtung von lenkbaren Fahrzeugrädern; eine Erfassungseinheit zum Erfassen des aktuellen Lenkwinkels der lenkbaren Fahrzeugräder; eine Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Zielwerts des Lenkwinkels der lenkbaren Fahrzeugräder; und eine Steuerungseinheit zum Antreiben und Steuern des Steuerungsmechanimus für die lenkbaren Fahrzeugräder.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeuglenksystem zum Lenken von lenkbaren Rädern eines Fahrzeugs und insbesondere ein Fahrzeuglenksystem, welches mit einem Hilfslenkmechanismus ausgestattet ist, welcher in dem Fall benötigt wird, in dem eine automatische Lenkung zum Kompensieren einer durch einen Fahrer durchgeführten Lenkung oder eine Lenkung zum automatischen Fahren durchgeführt wird.

Bei einem Fahrzeuglenksystem ist herkömmlicherweise vorgeschlagen worden, eine Richtung von lenkbaren Fahrzeugrädern automatisch zu unterstützen und zu steuern, um so beispielsweise die Lenkcharakteristik (momentane Veränderung der Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs bezüglich eines Betrags der Drehung eines Lenkrads) zu optimieren oder automatisch ein Lenksystem für den Fahrer anzutreiben und zu steuern, um die Fortbewegungsposition des Fahrzeugs innerhalb einer Fahrzeugspur beizubehalten.

Als Fahrzeuglenksystem zum Durchführen einer solchen Lenksteuerung sind eine Anzahl von Fahrzeuglenkvorrichtungen vorgeschlagen worden, welche ein Lenksystem verwenden, welches mit einem Hilfslenkmechanismus ausgestattet ist, welcher elektrisch gesteuert werden kann, wie beispielsweise das in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. Hei 6-206553 offenbarte System, oder ein Fahrzeuglenksystem, das "steering-by-wire " genannt wird, wobei eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und dem gesteuerten Fahrzeug nicht mehr vorhanden ist.

Das oben beschriebene herkömmliche Fahrzeuglenksystem mit einem Hilfslenkmechanismus ist aufgebaut aus einem Aufbau zum Hinzufügen einer Lenkhilfe mittels des Hilfslenkmechanismus, welcher aus einem Planetengetriebemechanismus und ähnlichem aufgebaut ist, zu der Hauptlenkung, die durch den Fahrer durchgeführt wird, um die lenkbaren Fahrzeugräder so zu lenken, d. h. es gibt es einen mechanischen Winkeladditionsmechanismus zum Hinzufügen eines Hilfslenkwinkels zu dem Hauptlenkwinkel.

Das mittels des Hilfslenkmechanismus aufzubringende Hilfslenkdrehmoment mittels eines solchen Winkeladditionsmechanismus wird verteilt, indem es aufgeteilt wird in ein reaktives Lenkraddrehmoment und ein Drehmoment zum Lenken der lenkbaren Fahrzeugräder mittels des Hilfslenkmechanismus. Demzufolge wird die reaktive Lenkradkraft, welche vom Fahrer nicht erwartet wurde, erzeugt, wenn der Hilfslenkmechanismus angetrieben wird.

Der Fahrer führt als Antwort auf diese reaktive Lenkradkraft verschiedene Lenkvorgänge durch, die nicht eindeutig bestimmbar sind, wie beispielsweise das "fortgeführte Lenken des Lenkrads unabhängig von der Veränderung der reaktiven Lenkradkraft", das "Lenken des Lenkrads, um der Veränderung der reaktiven Lenkradkraft entgegenzuwirken", oder das "Lenken des Lenkrads in eine Richtung, in welcher die reaktive Kraft erzeugt wird, als Antwort auf die Veränderung der reaktiven Lenkradkraft".

Beispielsweise spürt der Fahrer in einem Fall, in dem er versucht, eine stärkere Lenkung zu erzeugen als die, die erhalten wird durch Lenken des Lenkrads mittels des Hilfslenkmechanismus, während der Lenkbetrag des Lenkrads gesteigert wird, dass die reaktive Lenkradkraft stärker wird, wenn er die Lenkung des Lenkrads weiter verstärkt. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Fahrer das Lenkrad zurückführt, der Lenkwinkel der lenkbaren Fahrzeugräder, welcher erwartet wird beim Hinzufügen des Hilfslenkwinkels durch den Hilfslenkmechanismus, unzureichend um einen Betrag, der äquivalent ist zu dem Betrag der Lenkung, den der Fahrer zurückgegeben hat, indem er das Lenkrad zurückgesteuert hat.

Unter der Bedingung, dass der durch den Fahrer als Antwort auf die durch Antreiben des Hilfslenkmechanismus erzeugte reaktive Lenkradkraft durchgeführte Lenkradvorgang nicht eindeutig bestimmbar ist, ist es schwierig, automatisch die Richtung der lenkbaren Fahrzeugräder zu steuern, und zwar aus dem oben genannten Grund. Auch in dem Fall, in dem die oben beschriebene reaktive Lenkradkraft kompensiert wird durch einen weiteren Aktor, wie dies beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. Hei 6-206553 offenbart ist, ist es schwierig, die reaktive Lenkradkraft vollständig zu eliminieren aufgrund einer Steuerungstotzeit oder ähnlichem. Daher ist dies keine perfekte Gegenmaßnahme für das oben genannte Problem.

Andererseits wird bei dem Steer-by-Wire-System die reaktive Lenkradkraft, die durch das Lenkrad an den Fahrer übertragen werden soll, bestimmt gemäß der Bedingung des Fahrzeugs, und sie wird mittels des reaktiven Kraftsystems an das Lenkrad gegeben. Außerdem wird der von dem Fahrer durchgeführte Lenkradvorgang erfasst. Der Lenkradzielwert wird berechnet auf der Basis des erfassten Lenkradvorgangs, um dadurch mittels des Lenksystems eine Lenkung mittels des momentanen Lenkwinkels durchzuführen. Demzufolge kann das oben genannte Problem gelöst werden.

Das Vorsehen eines mechanischen Stand-by-Back-up-Mechanismus (beispielsweise einer Verbindung zwischen der Lenkradwelle und der eigentlichen Lenkwelle durch eine Kupplung) zum Übertragen des durch den Fahrer durchgeführten Lenkradvorgangs an die lenkbaren Fahrzeugräder, falls die Vorrichtung ausfällt, ist jedoch wesentlich. Sogar wenn dieses Back-up-System eingebaut ist, besteht ein Nachteil darin, dass der Lenkvorgang für einen kurzen Moment beim Schalten ausgesetzt wird, bis die Verbindung mittels der Kupplung wiederhergestellt ist.

Bei dem Steer-by-Wire-System gibt es außerdem keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den lenkbaren Fahrzeugrädern. Daher besteht keine Garantie, dass die Beziehung zwischen der Richtung des Lenkrads und der Richtung der lenkbaren Fahrzeugräder bei der Betätigung des Systems korrekt ist. Als Ergebnis besteht ein Problem darin, dass es notwendig ist, eine Synchronisierung zwischen dem Lenkradwinkel und dem aktuellen Lenkwinkel vorzusehen, um die korrekte Beziehung sicherzustellen.

Bei dem Lenkmechanismus, wie er in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. Hei 6-206553 offenbart ist, besteht außerdem, da der mechanische Verbindungsmechanismus existiert, von dem Lenkrad zu den gelenkten Fahrzeugrädern, ein Risiko darin, dass das Lenkrad den Fahrer verletzen könnte aufgrund der Rückwärtsbewegung des Lenkmechanismus bei der Kollision des Fahrzeugs.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um die oben beschriebenen Nachteile zu lösen, besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Lenksystem zu schaffen, welches gleichzeitig ein manuelles Lenken und ein automatisches Lenken ermöglicht und außerdem das gleiche Lenkgefühl wie das normale Lenkgefühl sicherstellen kann, sogar wenn das manuelle Lenken und das automatische Lenken gleichzeitig durchgeführt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeuglenksystem geschaffen mit einem Lenkmechanismus zum Lenken von lenkbaren Fahrzeugrädern als Antwort auf eine Drehung eines Lenkrads um einen bestimmten Betrag und einen Vorspannbetrag, der durch einen Hilfslenkmechanismus zum Kompensieren der Drehung des Lenkrads um einen bestimmten Betrag, durch Aufbringen eines Antriebsdrehmoments darauf, geliefert wird. Das System weist Mittel zum Erzeugen einer reaktiven Zielkraft auf, zum Erzeugen eines Zielwerts eines reaktiven Drehmoments, welches auf das Lenkrad aufgebracht werden soll. Außerdem vorhanden sind Mittel zum Erfassen eines reaktiven Drehmoments, zum Erfassen des reaktiven Drehmoments, welches auf das Lenkrad aufgebracht wird; und Mittel zum Steuern des reaktiven Drehmoments, zum Steuern des Antriebsdrehmoments, welches auf den Hilfslenkmechanismus aufgebracht werden soll, so dass ein Zieldrehmoment, welches durch das Mittel zum Erzeugen der reaktiven Zielkraft erzeugt wird, und das reaktive Drehmoment, welches mittels des Mittels zum Erfassen des reaktiven Drehmoments erfasst wird, einander gleich werden. Das System weist einen Steuermechanismus für lenkbare Fahrzeugräder auf, um eine Lenkrichtung der lenkbaren Fahrzeugräder zu steuern. Außerdem vorhanden sind Mittel zum Erfassen des aktuellen Lenkwinkels, zum Erfassen eines aktuellen Lenkwinkels der lenkbaren Fahrzeugräder, die mittels des Steuermechanismus für die lenkbaren Fahrzeugräder gesteuert werden sollen; Mittel zum Erzeugen des Ziellenkwinkels, zum Erzeugen eines Zielwerts des Lenkwinkels der lenkbaren Fahrzeugräder; und Mittel zum Steuern des aktuellen Lenkwinkels, zum Antreiben und Steuern des Steuermechanismus für die lenkbaren Fahrzeugräder, so dass der Ziellenkwert, der mittels des Mittels zum Erzeugen des Ziellenkwerts erzeugt wird, und der aktuelle Lenkwinkel, der mittels des Mittels zum Erfassen des aktuellen Lenkwerts erfasst wird, einander gleich werden.

Bei dem Fahrzeuglenksystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, gleichzeitig den automatischen Lenkvorgang auf der Basis der Ziellenkwinkelerzeugungsmittel mit dem manuellen Lenkvorgang mittels des Lenkrads durchzuführen und ein normales Lenkgefühl zu schaffen. Daher ist es möglich, gleichzeitig den automatischen Lenkvorgang auf der Basis der Ziellenkwinkelerzeugungsmittel mit dem manuellen Lenkvorgang mittels des Lenkrads durchzuführen und ein normales Lenkgefühl zu schaffen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Bei den begleitenden Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine strukturelle Ansicht, welche ein Fahrzeuglenksystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Grafik zum Berechnen eines Ziellenkwinkels bei dem Fahrzeuglenksystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Grafik zum Berechnen eines reaktiven Zieldrehmoments in dem Fahrzeuglenksystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine Ansicht, die eine äußere Erscheinung eines Fahrzeuglenksystems gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 eine strukturelle Ansicht eines Fahrzeuglenksystems gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine strukturelle Ansicht eines Fahrzeuglenksystems gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine strukturelle Ansicht eines Fahrzeuglenksystems gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine strukturelle Ansicht eines Fahrzeuglenksystems gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine strukturelle Ansicht eines Fahrzeuglenksystems gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 10 eine strukturelle Ansicht eines Fahrzeuglenksystems gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine strukturelle Ansicht, welche ein Fahrzeuglenksystem gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Aufbau in Fig. 1 wird nun beschrieben.
In Fig. 1 wird ein Lenkrad 1 durch einen Fahrer zum Lenken von lenkbaren Fahrzeugrädern 7a, 7b betätigt. Ein erster Planetengetriebemechanismus 2 besteht aus einem Sonnenrad 201, welches mit dem Lenkrad 1 gekoppelt ist, aus Planetenrädern 202a, 202b, die durch einen Trägermechanismus 203 gelagert werden, aus einem Ringzahnrad 204 und aus einem Schneckenzahnrad 205 zum Drehen des Ringzahnrads 204.
Außerdem besteht ein zweiter Planetengetriebemechanismus 3 aus einem Sonnenrad 301, aus Planetenrädern 302a, 302b, die durch einen Trägermechanismus 303 gelagert sind, welcher mit dem Trägermechanismus 203 des oben beschriebenen ersten Planetengetriebemechanismus durch eine Welle 4 gekoppelt ist, und aus einem stationären Ringzahnrad 304. Die Welle 4koppelt den Träger 203 des oben beschriebenen ersten Planetengetriebemechanismus 2 mit dem Trägermechanismus 303 des oben beschriebenen zweiten Planetengetriebemechanismus 3 für die Übertragung von Energie.
Ein Steuerungsmechanismus 5 für ein lenkbares Fahrzeugrad vom Zahnstangentyp hat eine Zahnstange und ein Ritzel 501, die mechanisch mit dem Sonnenrad 301 des oben beschriebenen zweiten Planetengetriebemechanismus 3 gekoppelt sind, um ein Lenkmechanismusantriebsmittel 9, welches als Lenkaktor verwendet wird, mit einem Schneckenrad 502 zu koppeln, welches rückwärts gedreht werden kann, um die Zahnstange und das Ritzel 501 zu drehen. Außerdem sind die lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b mit der oben beschriebenen Zahnstange und dem Ritzel 501 durch Arme 6a, 6b verbunden.
Mittel 8 zum Erzeugen eines reaktiven Drehmoments dienen dazu, das reaktive Drehmoment auf das Lenkrad 1 aufzubringen, und sie bestehen aus einem reaktiven Motor 801 und einem Schneckenrad 802, welches mit dem Schneckenrad 205 des oben beschriebenen ersten Planetengetriebemechanismus 2 in Eingriff ist. Bei diesem Mechanismus ist eine Selbstverriegelung möglich, so dass das Schneckenrad 802 sich nicht drehen kann, sogar wenn das Schneckenrad 205 betätigt wird.
Ein Lenkmechanismusantriebsmittel 9 dient dazu, den Steuerungsmechanismus 5 für das lenkbare Fahrzeugrad anzutreiben, und es besteht aus einem Lenkmotor 901 und einem Schneckenrad 902, welches mit dem Schneckenrad 502 des Steuerungsmechanismus 5 für das lenkbare Fahrzeugrad im Eingriff ist. Die Kombination des Schneckenrads 502 und des Schneckenrads 902 ist jedoch ein Mechanismus, bei welchem die Drehung auch von dem Schneckenrad 502 möglich ist, d. h. ein umgekehrter drehbarer Mechanismus.
Außerdem erfasst ein Erfassungsmittel 10 für reaktives Drehmoment das reaktive Drehmoment, welches in dem Lenkrad 1 erzeugt wird. Ein Erfassungsmittel 11 für den momentanen Lenkwinkel erfasst einen Lenkwinkel der lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b. Ein Erfassungsmittel 12 für den Lenkradwinkel erfasst einen Lenkwinkel des Lenkrads 1.
Ein Ziellenkwinkelerzeugungsmittel 13 berechnet den notwendigen Lenkwinkel aus beispielsweise einer Ausgabe 1201 des Erfassungsmittels 12 für den Lenkwinkel, aus einem Lenkanforderungssignal 17 von einem anderen System (beispielsweise einem Fahrbahnfolgesystem) oder aus Signalen über den Fahrzeugzustand (beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit, usw.) 18, um daraus einen Ziellenkwinkel 1301 zu erzeugen.
Ein Steuermittel 14 für den aktuellen Lenkwinkel ist so angepasst, dass es das Lenkmechanismusantriebsmittel 9 antreibt, so dass der Ziellenkwinkel 1301 und die Ausgabe 1101 des Erfassungsmittels für den aktuellen Lenkwinkel einander gleich sind, um so den Lenkwinkel der lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b zu steuern.
Ein Erzeugungsmittel 15 für die reaktive Zielkraft dient dazu, einen Zielwert für das reaktive Drehmoment zu setzen, der über das Lenkrad 1 an den Fahrer übermittelt wird, und um eine geeignete reaktive Kraft aus beispielsweise einer Ausgabe 1201 des Erfassungsmittels 12 für den Lenkwinkel oder aus den Signalen über den Fahrzeugzustand (beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit, usw.) 18 zu berechnen, um so ein reaktives Zieldrehmoment 1501 zu erzeugen.
Ein Steuermittel 16 für das reaktive Drehmoment dient dazu, das Antriebsdrehmoment des reaktiven Motors 8 zu steuern, so dass das reaktive Zieldrehmoment 1501 und eine Ausgabe 1001 des Erfassungsmittels 10 für das reaktive Drehmoment einander gleich sind, um so das reaktive Drehmoment zu steuern, welches auf das Lenkrad 1 aufgebracht wird.
Der Betrieb des so aufgebauten Fahrzeuglenksystems wird nun beschrieben.
Zunächst wird der Betrieb des Fahrzeuglenksystems unter der Bedingung, dass das Mittel 8 zur Erzeugung des reaktiven Drehmoments oder das Lenkmechanismusantriebsmittel 9 nicht betätigt ist, d. h. unter der Bedingung, dass das Ringzahnrad 204 des ersten Planetengetriebemechanismus 2 stationär gehalten wird durch den Selbstverriegelungsmechanismus aus dem Schneckenrad 205 und dem Schneckenrad 802, und dass der Steuermechanismus 5 für das lenkbare Fahrzeugrad außer Betrieb gehalten wird, beschrieben.
Wenn der Fahrer das Lenkrad 1 betätigt, wird das Sonnenrad 1 des ersten Planetengetriebemechanismus 2 gedreht, welches mit dem Lenkrad 1 gekoppelt ist. Obwohl die Drehung dieses Sonnenrads 201 an die Planetenräder 202a, 202b übertragen wird, dreht sich, da das Ringzahnrad 204 mittels des oben beschriebenen Selbstverriegelungsmechanismus stationär gehalten wird, der Trägermechanismus 203, der die Planetenräder 202a, 202b lagert. Außerdem wird die welle 4 zum Übertragen der Drehung auf den zweiten Planetengetriebemechanismus 3 gedreht mittels der Drehung dieses Trägermechanismus 203. Der erste Planetengetriebemechanismus 2 arbeitet nämlich als Abbremser.
Außerdem wird die Drehung der Welle 4 auf den Trägermechanismus 303 des zweiten Planetengetriebemechanismus 3 übertragen, und dieser Trägermechanismus 203 wird gedreht, so dass die Planetenräder 302a, 302b um das Sonnenrad 301 herum umlaufen. Da das Ringzahnrad 304 in dem zweiten Planetengetriebemechanismus 3 stationär gehalten wird, dreht sich das Sonnenrad 301 aufgrund der Umlaufdrehung der Planetenräder 302a, 302b. Außerdem wird der Zahnstangen- und -Ritzelmechanismus 501 des Steuerungsmechanismus 5 für das lenkbare Fahrzeugrad, welcher mechanisch mit dem Sonnenrad 301 gekoppelt ist, gedreht, um so die Lenkrichtung der lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b zu verändern. Der zweite Planetengetriebemechanismus 3 arbeitet nämlich als Geschwindigkeitssteigerungsgetriebe bezüglich der Welle 4.
Wie oben beschrieben, wird die Drehung des Lenkrads 1 mechanisch auf den Zahnstangen- und Ritzelmechanismus 501 übertragen, und das Übertragungsverhältnis ist eins zu eins (Ein Wert, der erhalten wird durch Multiplizieren des Geschwindigkeitssenkungsverhältnisses des ersten Planetengetriebemechanismus 2 mit dem Geschwindigkeitssteigerungsverhältnis des zweiten Planetengetriebemechanismus 3. Wenn die Aufbauten beider Mechanismen gleich sind, wird das Reduktionsverhältnis insgesamt gleich 1). Wenn nämlich weder das Mittel 8 zur Erzeugung des reaktiven Drehmoments noch das Lenkmechanismusantriebsmittel 9 betätigt werden, arbeitet die Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 als normaler Lenkmechanismus ohne Lenkungsunterstützung.
Der Betrieb des Fahrzeuglenksystems unter der Bedingung, dass das Lenkrad 1 stationär gehalten wird und das Lenkmechanismusantriebsmittel 9 frei bleibt, d. h. in dem Zustand, dass das Ringzahnrad 204 durch das Mittel 8 zur Erzeugung der reaktiven Kraft gedreht wird, wird nun beschrieben.
Wenn das Ringzahnrad 204 durch das Mittel 8 zur Erzeugung des reaktiven Drehmoments gedreht wird, wird die Drehung des Ringzahnrads 204 auf die Planetenräder 202a, 202b übertragen, aber das Sonnenrad 201, welches mit dem Lenkrad 1 gekoppelt ist, bleibt stationär. Demzufolge verursacht die Drehung des Ringzahnrads 204 ein Umlaufen der Planetenräder 202a, 202b um das Sonnenrad herum. Die Welle 3 wird außerdem gedreht durch den Trägermechanismus 203 durch die Umlaufdrehung der Planetenräder 202a, 202b.
Der Steuermechanismus 5 für das lenkbare Fahrzeugrad wird durch den zweiten Lenkmechanismus 3 angetrieben durch die Drehung dieser Welle 4, wie oben beschrieben. Die Lenkrichtung der lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b verändert sich.
Die auf der Basis der Drehung des Ringzahnrads 204 mittels des Mittels 8 zur Erzeugung des reaktiven Drehmoments erzeugte Drehung wird nämlich zu der Übertragung der Drehung an den Lenksteuermechanismus 5 von dem Lenkrad 1 hinzugefügt unter der Bedingung, dass das Mittel 8 zur Erzeugung des reaktiven Drehmoments oder das Lenkmechanismusantriebsmittel 9 nicht in Betrieb sind, wie oben beschrieben. Wie oben beschrieben, ist es möglich, den Hilfslenkmechanismus zu realisieren, der wie gewünscht elektrisch gesteuert werden kann.
Der Betrieb eines Fahrzeuglenksystems unter der Bedingung, dass die lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b mittels des Lenkmechanismusantriebsmittels 9 gelenkt werden, unter der Bedingung, dass das Lenkrad 1 vom Fahrer festgehalten wird, wird nun beschrieben.
Wenn der Steuerungsmechanismus 5 für das lenkbare Fahrzeugrad mittels des Lenkmechanismusantriebsmittels 9 angetrieben wird, erzeugt der Steuerungsmechanismus 5 für das lenkbare Fahrzeugrad die Drehung zum Lenken der lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b, und diese wird an den Fahrer übertragen, welcher das Lenkrad 1 betätigt, und zwar durch den zweiten Planetengetriebemechanismus 3, die Welle 4 und den ersten Planetengetriebemechanismus 2. Eine Verdrehung wird nämlich erzeugt zwischen dem Lenkrad 1, welches durch den Fahrer betätigt wird, und dem Sonnenrad 201, welches mittels des Steuerungsmechanismus 5 für das lenkbare Fahrzeugrad gedreht wird, und die Verdrehung wird mittels des Erfassungsmittels 10 für das reaktive Drehmoment als reaktives Drehmoment 1001 erfasst.
Wenn das reaktive Drehmoment 1001, welches mittels des Erfassungsmittels 10 für das reaktive Drehmoment erfasst worden ist, in das Steuerungsmittel 16 für das reaktive Drehmoment eingegeben wird und das Ringrad 204 des ersten Planetengetriebemechanismus 2 mittels des Mittels 8 zur Erzeugung des reaktiven Drehmoments gedreht wird, so dass das Steuerungsmittel 16 für das reaktive Drehmoment dazu führt, dass das eingegebene reaktive Drehmoment 1001 einen vorbestimmten annimmt, wird der Verdrehungswinkel zwischen dem Lenkrad 1 und dem Sonnenrad 201 automatisch gesteuert, so dass er eine Verdrehung ist, die dem reaktiven Zieldrehmoment 1501 entspricht, das dem Steuerungsmittel 16 für das reaktive Drehmoment eingegeben worden ist.
Sogar in dem Fall, in dem der Vorgang durchgeführt werden soll durch Steuern des reaktiven Drehmoments 1001, so dass der Lenkwinkel des Lenkrads 1 und der Lenkwinkel der lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b unterschiedlich voneinander sind, ist es nämlich, wenn der Hilfslenkwinkel (entsprechend dem Unterschied zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrads 1 und dem aktuellen Lenkwinkel) erhalten wird, ist es nicht notwendig, den Drehwinkel des Ringzahnrads 204 zu erhalten, und es ist möglich, das reaktive Drehmoment 1001, welches auf das Lenkrad 1 aufgebracht werden soll, unabhängig vom aktuellen Lenkwinkel zu steuern.
Ein Beispiel für einen spezifischen Vorgang des Fahrzeuglenksystems gemäß Ausführungsform 1 wird nun beschrieben durch beispielhaftes Darstellen eines Mechanismus mit variablem Schaltverhältnis zum Verändern eines Verhältnisses zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrads 1 und dem aktuellen Lenkwinkel der lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b abhängig von dem Fahrzustand des Fahrzeugs.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Grafik zum Berechnen des Ziellenkwinkels 1301 bezüglich des Lenkradlenkwinkels 1201 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit. Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Grafik zum Berechnen des reaktiven Zieldrehmoments 1501 bezüglich des Lenkradlenkwinkels 1201 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Der Lenkwinkel 1201 des Lenkrads 1, das durch den Fahrer betätigt wird, wird erfasst mittels des Erfassungsmittels 12 für den Lenkradwinkel, und er wird in das Ziellenkwinkelerzeugungsmittel 13 eingegeben. Das Ziellenkwinkelerzeugungsmittel 13 gibt den Ziellenkwinkel 1301 entsprechend dem Lenkwinkel 1201 und dem Fahrzeugzustandssignal 18 (in diesem Fall die Fahrzeuggeschwindigkeit) auf der Basis der in Fig. 2 gezeigten Grafik aus. Das Steuermittel 14 für die aktuelle Lenkung treibt das Lenkmechanismusantriebsmittel 9 an, so dass der Ziellenkwinkel 1301 und die Ausgabe 1101 des Erfassungsmittels 11 für den aktuellen Lenkwinkel einander gleich sind, um so den Steuermechanismus 5 für die lenkbaren Fahrzeugräder zu steuern. So ist es möglich, den Lenkbetrag des Lenkrads 1 zu bestimmen und den aktuellen Lenkwinkel, wie es beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist, wie gewünscht.
Andererseits wird der Lenkradlenkwinkel 1201 in das Mittel 15 zur Erzeugung der reaktiven Zielkraft eingegeben. Das Mittel 15 zur Erzeugung der reaktiven Zielkraft berechnet das reaktive Zieldrehmoment 1501 und gibt es aus entsprechend dem Lenkradlenkwinkel 1201 und dem Fahrzeugzustandssignal 18 (in diesem Fall der Fahrzeuggeschwindigkeit) auf der Basis der in Fig. 3 gezeigten Grafik. Das reaktive Zieldrehmoment 1501 wird in das Steuermittel 16 für das reaktive Drehmoment eingegeben, und das Mittel 8 zur Erzeugung des reaktiven Drehmoments wird so gesteuert, dass das reaktive Drehmoment 1001, das mittels des Erfassungsmittels 10 für die reaktive Kraft erfasst wird, und das reaktive Zieldrehmoment 1501einander gleich sind. So ist es möglich, auch das reaktive Drehmoment, welches dem Lenkrad hinzugefügt werden soll, wie gewünscht zu bestimmen, wie es beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Beziehung der Lenkrichtung der lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b bezüglich des Lenkradlenkwinkels 1201 des Lenkrads 1 und des reaktiven Drehmoments 1001 unabhängig voneinander mittels des oben beschriebenen Lenkmechanismus und des Steuerverfahrens wie gewünscht zu bestimmen und zu steuern.
Die Anordnung des Lenkrads 1, des Erfassungsmittels 12 für den Lenkradwinkel und des Erfassungsmittels 10 für das reaktive Drehmoment werden nun beschrieben.
Das Erfassungsmittel 10 für das reaktive Drehmoment ist so angepasst, dass es das Drehmoment erfasst aufgrund des Verdrehungswinkels einer Torsionsstange. Je größer der Verdrehungswinkel bezüglich des aufzubringenden Drehmoments wird, desto höher wird die Genauigkeit. Demzufolge ist die Reihenfolge des Lenkrads 1, des Erfassungsmittels 12 für den Lenkradwinkel, des Erfassungsmittels 10 für das reaktive Drehmoment und des ersten Planetengetriebemechanismus 2 die beste Reihenfolge als Reihenfolge zum Anordnen der Komponenten zwischen dem Lenkrad 1 und dem Planetengetriebemechanismus 2.
In einer solchen Anordnung besteht sogar wenn der Verdrehungswinkel der Torsionsstange bezüglich des Eingangsdrehmoments zu dem Erfassungsmittel 10 für das reaktive Drehmoment groß ist, da der aktuelle Lenkwinkel auf der Basis des Lenkwinkels des Lenkrads 1 gesteuert wird, kein nachteiliger Effekt der Verdrehung des Erfassungsmittels 12 für das reaktive Drehmoment.
Der Fall, in dem der Lenkvorgang durchgeführt wird auf der Basis des Lenkbefehls von einem anderen Systems, wird nun . beschrieben.
Beispielsweise kann ein Fahrspurfolgesystem als das andere System verwendet werden. Dieses Fahrspurfolgesystem ist ein System zum Lenken der lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b, so dass das Fahrzeug nicht von der Fahrbahn gerät, und zwar auf der Basis eines Erkennungsergebnisses von einem Sensor zum Erfassen der Fahrspur, wie beispielsweise einer Kamera zur Erkennung einer weißen Fahrbahnmarkierung. Die Details des Fahrspurfolgesystems werden hier nicht beschrieben. Kurz erklärt wird in diesem System, wenn das Fahrzeug eines wenig sorgfältigen oder unaufmerksamen Lenkens oder weil der Fahrer während der Fahrt einschläft, dazu tendiert, von der Fahrbahn zu geraten, wird ein Lenkwinkel berechnet, um zu verhindern, dass das Fahrzeug von der Fahrbahn gerät, und ein entsprechender Lenkvorgang wird durchgeführt.
Dieses System wird nun beschrieben bezüglich eines Verfahrens zum Aufbauen des Fahrzeuglenksystems gemäß dieser Erfindung. Das Fahrspurfolgesystem bestimmt die Abweichung von der Fahrspur auf der Basis der erfassten Fahrspurinformation und des Fahrzeugzustands, und als Ergebnis sendet es den Fahrspurfolgelenkwinkel an das Ziellenkerzeugungsmittel 13 des vorliegenden Fahrzeuglenksystems als Lenkbefehlssignal 17, und zwar Telekommunikation. Demzufolge gibt das Ziellenkwinkelerzeugungsmittel 13 den Ziellenkwinkel 1301 von dem Fahrzeugzustandssignal 18 des Lenkanforderungssignals 17, das Lenkradwinkelsignal 1201 von dem Erfassungsmittel für den Lenkradwinkel usw. aus.
Das Steuerungsmittel 14 für die aktuelle Lenkung steuert daher die Lenkung der lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b und realisiert die Steuerung zur Verhinderung einer Abweichung von der Fahrspur.
Außerdem vergleicht das Ziellenkwinkelerzeugungsmittel 13 das Lenkanforderungssignal 17 und das Lenkradwinkelsignal 1201, und wenn es als Ergebnis des Vergleichs als eine Lenkanforderung bestimmt wird, die vom Fahrer nicht beabsichtigt ist, kann es den Ziellenkwinkel 1301 auf der Basis des Lenkvorgangs des Fahrers erzeugen. Es ist daher möglich, das Fahrspurfolgesystem zu schaffen, welches eine verbesserte Mensch-Maschine-Schnittstelle hat. Wenn außerdem beispielsweise TTCAN (zeitgetriggertes CAN) in diesem Fall als Kommunikationsverfahren verwendet wird, ist es möglich, die Kommunikation sicherzustellen, welche einen Echtzeitvorgang garantiert. Da es keine Totzeit in dem Befehl gibt, ist es möglich, die Steuerbarkeit beim automatischen Lenkvorgang zu verbessern.
Schließlich wird nun der Betrieb beim Ausfall des Fahrzeuglenksystems gemäß Ausführungsform 1 beschrieben. In dem Fall, in dem eine Anormalität des Fahrzeuglenksystems, wie beispielsweise ein Ausfall des Erfassungsmittels 12 für das Lenkrad und ein Ausfall des Erfassungsmittels 10 für das reaktive Drehmoment mittels eines Erfassungsmittel für Anormalitäten (nicht dargestellt) erfasst wird, gibt das Erfassungsmittel für Anormalitäten das Erzeugungsmittel 8 für das reaktive Drehmoment bzw. das Lenkmechanismusantriebsmittel 9 frei.
Beispielsweise ist es möglich, das Zu-Null-Setzen des Stroms in Betracht zu ziehen, der durch den reaktiven Motor 801 und den Lenkmotor 901 geführt wird, oder den Energieversorgungspfad mittels eines Relais oder ähnlichem zu unterbrechen.
Durch Freigeben der beiden Motoren 801, 901, wie oben beschrieben, dient das Fahrzeuglenksystem gemäß Ausführungsform 1 als Lenkvorrichtung ohne Lenkunterstützung.
Sogar wenn ein Ausfall oder ein Entfernen der Batterieleitung während der Fahrt auftreten sollte, werden der reaktive Motor 801 und der Lenkmotor 901 freigelassen, so dass eine Vorrichtung ohne Lenkhilfe entsteht, um so die Sicherheit aufrechtzuerhalten.
Für einen solchen Fehler, dass der Lenkmotor 901 in dem Lenkmechanismusantriebsmittel 9 verriegelt wird durch eine Beschädigung im Inneren oder ähnliches, ist außerdem eine elektromagnetische Kupplung, welche sich bei Zuführung von elektrischer Energie einschaltet, am Ausgang dieses Lenkmotors 901 vorgesehen. Bei Erfassung der Anormalität wird die oben beschriebene elektromagnetische Kupplung ausgeschaltet, um so zu vermeiden, dass der Lenkvorgang unmöglich wird. Bei Unterbrechung der Energiezufuhr ist es außerdem, da die Kupplung abgeschaltet ist, möglich, die Sicherheit sicherzustellen.

Ausführungsform 2

Fig. 4 ist ein Überblick über ein Fahrzeuglenksystem gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Fig. 5 ist eine strukturelle Ansicht. Der Aufbau in den Fig. 4 und 5 wird nun beschrieben.
In Ausführungsform 2 ist anstelle der Welle 4 gemäß Ausführungsform 1 eine Riemenscheibe 206 mit dem Trägermechanismus 203 des ersten Planetengetriebemechanismus 2 verbunden, und eine Riemenscheibe 305 ist auch mit dem Trägermechanismus 203 des zweiten Planetengetriebemechanismus 3 verbunden. Die beiden Riemenscheiben 206, 305 sind mit einem verformbaren Kabel 402 zum Übertragen von Rotation zwischen den Mechanismen verbunden. Außerdem ist der erste Planetengetriebemechanismus 2 in einer Lenkradsäule 19 angeordnet, und der zweite Planetengetriebemechanismus 3 ist in einem hinteren Bereich 20 der Lenkeinrichtung vorgesehen.
Der Betrieb ist gleich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1.
Wie oben beschrieben, würde sich bei dem Fahrzeuglenksystem gemäß Ausführungsform 2, weil das formbare Kabel 402 die Rückwärtsbewegung des Steuermechanismus 5 für die lenkbaren Fahrzeugräder bei einer Kollision des Fahrzeugs absorbiert, das Lenkrad 1 nicht rückwärts bewegen, und daher könnte eine Verletzung des Fahrers durch das Lenkrad 1 reduziert werden, wodurch die Sicherheit bei einer Kollision steigt.

Ausführungsform 3

Fig. 6 ist eine strukturelle Ansicht eines Fahrzeuglenksystems gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau in Fig. 6 wird nun beschrieben. Der Aufbau in Fig. 6 ist im Wesentlichen gleich wie die oben beschriebene Ausführungsform 1. Daher werden nur die Punkte beschrieben, die davon unterschiedlich sind.
Bei dem ersten Planetengetriebemechanismus 2 ist der Trägermechanismus 203 statt mit dem Sonnenrad 201 mit dem Lenkrad 1 gekoppelt, die Planetenräder 202a, 202b sind durch den Trägermechanismus 203 gelagert, das Sonnenrad 201 und das Ringzahnrad 204 sind im Eingriff mit den Planetenrädern 202a, 202b, und außerdem ist das Schneckenrad 205 vorgesehen zum Drehen des Ringzahnrads 204. Dies ist nämlich ein Aufbau, in welchem die Positionen des Sonnenrads 201 und des Trägermechanismus 203 bezüglich der Ausführungsform 1 umgekehrt sind.
Anstelle des Trägermechanismus 303 ist außerdem das Sonnenrad 301 mit dem Sonnenrad 201 des oben beschriebenen ersten Planetengetriebemechanismus durch die Welle 4 gekoppelt, und der zweite Planetengetriebemechanismus 3 besteht aus den Planetenrädern 202a, 202b, die mit diesem Sonnenrad 301 in Eingriff sind und mit dem stationären Ringzahnrad 304, und sie sind zwischen diesem und dem Trägermechanismus zum Lagern der Planetenräder 202a, 202b angeordnet. Dies ist nämlich ein Aufbau, bei welchem die Positionen des Sonnenrads 301 und des Trägermechanismus 303 bezüglich Ausführungsform 1 umgekehrt sind.
Demzufolge verbindet die Welle 4 das Sonnenrad 301 des oben beschriebenen ersten Planetengetriebemechanismus und das Sonnenrad 201 des oben beschriebenen zweiten Planetengetriebemechanismus hinsichtlich einer Übertragung von Energie.
Außerdem ist der Zahnstangen- und Ritzelmechanismus 501 des Steuerungsmechanismus 5 für die lenkbaren Fahrzeugräder vom Zahnstangen- und Ritzeltypen mechanisch mit dem Trägermechanismus 303 des oben beschriebenen zweiten Planetengetriebemechanismus 3 verbunden.
Der Betrieb des Fahrzeuglenksystems, das aus dem oben genannten Aufbau besteht, wird nun beschrieben.
Der Betrieb der Fahrzeuglenkvorrichtung unter der Bedingung, dass beschrieben für die Bedingung, dass das Mittel 8 zur Erzeugung des reaktiven Drehmoments oder das Lenkmechanismusantriebsmittel 9 nicht betätigt ist, d. h. unter der Bedingung, dass das Ringzahnrad 204 des ersten Planetengetriebemechanismus 2 stationär gehalten wird durch den Selbstverriegelungsmechanismus aus dem Schneckenrad 205 und dem Schneckenrad 802, und dass der Steuermechanismus 5 für das lenkbare Fahrzeugrad außer Betrieb gehalten wird.
Wenn der Fahrer das Lenkrad 1 betätigt, wird das Sonnenrad 1 des ersten Planetengetriebemechanismus 2 gedreht, welches mit dem Lenkrad 1 gekoppelt ist. Obwohl die Drehung dieses Sonnenrads 201 an die Planetenräder 202a, 202b übertragen wird, dreht sich, da das Ringzahnrad 204 mittels des oben beschriebenen Selbstverriegelungsmechanismus stationär gehalten wird, der Trägermechanismus 203, der die Planetenräder 202a, 202b lagert. Außerdem wird die Welle 4 zum Übertragen der Drehung auf den zweiten Planetengetriebemechanismus 3 gedreht mittels der Drehung dieses Trägermechanismus 203. Der erste Planetengetriebemechanismus 2 arbeitet nämlich als Abbremser.
Außerdem wird die Drehung der Welle 4 auf den Trägermechanismus 303 des zweiten Planetengetriebemechanismus 3 übertragen, und dieser Trägermechanismus 203 wird gedreht, so dass die Planetenräder 302a, 302b um das Sonnenrad 301 herum umlaufen. Da das Ringzahnrad 304 in dem zweiten Planetengetriebemechanismus 3 stationär gehalten wird, dreht sich das Sonnenrad 301 aufgrund der Umlaufdrehung der Planetenräder 302a, 302b. Außerdem wird der Zahnstangen- und -Ritzelmechanismus 501 des Steuerungsmechanismus 5 für das lenkbare Fahrzeugrad, welcher mechanisch mit dem Sonnenrad 301 gekoppelt ist, gedreht, um so die Lenkrichtung der lenkbaren Fahrzeugräder 7a, 7b zu verändern. Der zweite Planetengetriebemechanismus 3 arbeitet nämlich als Geschwindigkeitssteigerungsgetriebe bezüglich der Welle 4.
Wie oben beschrieben, wird die Drehung des Lenkrads 1 mechanisch auf den Zahnstangen- und Ritzelmechanismus 501 übertragen, und das Übertragungsverhältnis ist eins zu eins (Ein Wert, der erhalten wird durch Multiplizieren des Geschwindigkeitssenkungsverhältnisses des ersten Planetengetriebemechanismus 2 mit dem Geschwindigkeitssteigerungsverhältnis des zweiten Planetengetriebemechanismus 3. Wenn die Aufbauten beider Mechanismen gleich sind, wird das Reduktionsverhältnis insgesamt gleich 1). Wenn nämlich weder das Mittel 8 zur Erzeugung des reaktiven Drehmoments noch das Lenkmechanismusantriebsmittel 9 betätigt werden, arbeitet die Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 als normaler Lenkmechanismus ohne Lenkungsunterstützung.
Hier ist, da die Drehung der Welle 4 sich geschwindigkeitssteigernd auswirkt für die Drehung des Lenkrads 1, das Drehmoment, das notwendig ist, damit die Welle 4 in dem Modus ohne Hilfe unterstützt, 1/Geschwindigkeitssteigerungsrate und daher kleiner als das in dem normalen Lenkmechanismus notwendige Drehmoment. Demzufolge ist es möglich, eine Welle zu verwenden, welche eine geringere Festigkeit hat in Drehrichtung, d. h. eine Welle, die verformbar oder dünn ist.
Insbesondere ist, wie in Fig. 6 dargestellt, der erste Planetengetriebemechanismus 2 in dem Lenkradsäulenbereich 19 angeordnet, und der zweite Planetengetriebemechanismus 3 ist in dem hinteren Bereich 20 der Lenkeinrichtung angeordnet. Eine Welle 403, welche eine dünne Welle oder eine deformierbare Welle ist, verbindet die beiden Bereiche. Demzufolge ist es möglich, in dem Modus ohne Hilfe zu lenken. Gleichzeitig ist in dem Fall, wo der Lenkmechanismus bei einer Kollision nach hinten bewegt wird, die dünne Welle oder flexible Welle 403 deformiert oder gebrochen, um so diese Rückwärtsbewegung zu absorbieren, um es zu ermöglichen, den Schaden zu reduzieren, den der Fahrer von dem Lenkrad her erfährt.

Ausführungsform 4

Fig. 7 ist eine strukturelle Ansicht, die ein Fahrzeuglenksystem gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Aufbau in Fig. 7 wird nun beschrieben.
Bei dem Fahrzeuglenksystem gemäß Ausführungsform 4 ist die Riemenscheibe 206 mit dem Sonnenrad 201 des ersten Planetengetriebemechanismus 2 verbunden anstelle der Welle 4 bei dem Fahrzeuglenksystem gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 3, und die Riemenscheibe 305 ist mit dem Sonnenrad 301 des zweiten Planetengetriebemechanismus 3 verbunden. Die beiden Riemenscheiben 206, 305 sind miteinander verbunden durch ein deformierbares Kabel 402 für eine Drehübertragung zwischen diesen Elementen. Außerdem ist der erste Planetengetriebemechanismus 2 in der Lenkradsäule 19 angeordnet, und der zweite Planetengetriebemechanismus 3 ist in dem hinteren Bereich 20 der Lenkeinrichtung angeordnet. Der Betrieb ist gleich wie bei Ausführungsform 3, die oben beschrieben ist.
Wie oben beschrieben, wird sich bei dem Fahrzeuglenksystem gemäß Ausführungsform 4, da das deformierbare Kabel 402 die Rückwärtsbewegung des Steuermechanismus 5 für die lenkbaren Fahrzeugräder absorbiert bei einer Kollision des Fahrzeugs, das Lenkrad 1 nicht nach hinten bewegen, und daher kann der Schaden, den ein Fahrer von einem Lenkrad 1 her erfährt, reduziert werden, wodurch die Sicherheit bei einer Kollision verbessert wird.

Ausführungsform 5

Fig. 8 ist eine strukturelle Ansicht, welche ein Fahrzeuglenksystem gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Aufbau gemäß Fig. 8 wird nun beschrieben.
In Fig. 8 wird die Funktion, die durch das Schneckenrad 502 des Steuermechanismus 5 für die lenkbaren Fahrzeugräder und durch das Lenkmechanismusantriebsmittel 9 in der oben beschriebenen Ausführungsform 3 realisiert ist, mittels eines Zahnrads 904 eines Lenkmechanismusantriebsmittels 9 und eines Zahnrads 404 realisiert, welches mit der Welle 4 verbunden ist.
Wie in der oben beschriebenen Ausführungsform 3 beschrieben, wird, da der zweite Planetengetriebemechanismus 3 in diesem Aufbau als Abbremser arbeitet, gesehen von der Welle 4 aus, das Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis von dem Lenkmotor 901 des Lenkmechanismusantriebsmittels 9 zu dem Zahnstangen- und Ritzelmechanismus 501 gleich einem Wert, der erhalten wird durch Multiplizieren des Geschwindigkeitsreduktionsverhältnisses durch die Zahnräder 404 und 904 mit dem Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis des Planetengetriebemechanismus 3. Da nämlich, um das Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis zu erhalten, welches im Wesentlichen gleich dem Reduktionsverhältnis durch das Schneckenrad 902 und das Schneckenrad 502 in Ausführungsform 5 ist, kann das Reduktionsverhältnis durch die Zahnräder 404, 904 um soviel reduziert werden wie das Reduktionsverhältnis durch den Planetengetriebemechanismus 3. Sogar wenn der Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus verwendet wird, der die Zahnräder verwendet, vergrößert sich daher das Gesamtsystem nicht, so dass es möglich ist, das System mit einer kompakten Größe zu bauen. Außerdem ist es möglich, eine Vorrichtung zu erhalten, welche effizienter ist als die mit dem Schneckenrad 902.
Auf der Basis des gleichen Konzepts ist ein Beispiel, bei welchem die Ausführungsart dieser Ausführungsform auf das Fahrzeuglenksystem in Ausführungsform 4 angewandt ist, in den Fig. 9 und 10 dargestellt.
In Fig. 9 kann das Sonnenrad 301 des zweiten Planetengetriebemechanismus 3 mittels der Zahnräder 404, 904 in dem Lenkmechanismusantriebsmittel 9 gedreht werden. Außerdem kann in Fig. 10, da es keine Welle gibt, der Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus mittels der Zahnräder 405, 905 verwendet werden, ohne die Zahnräder zu verwenden.
Wie oben beschrieben, ist es in dem Fahrzeuglenksystem gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, gleichzeitig den automatischen Lenkvorgang auf der Basis der Ziellenkwinkelerzeugungsmittel und den manuellen Lenkvorgang mittels des Lenkrads durchzuführen und ein normales Lenkgefühl zu schaffen. Daher ist es möglich, gleichzeitig den automatischen Lenkvorgang auf der Basis der Ziellenkwinkelerzeugungsmittel und den manuellen Lenkvorgang mittels des Lenkrads durchzuführen und ein normales Lenkgefühl zu schaffen.
Der Lenkbetrag des Lenkrads wird außerdem mechanisch an die lenkbaren Fahrzeugräder übertragen durch den ersten Planetengetriebemechanismus und den zweiten Planetengetriebemechanismus, um als manueller Lenkmechanismus zu dienen, um es so möglich zu machen, die Sicherheit zu verbessern.
Außerdem absorbiert das oben beschriebene deformierbare Kabel die Rückwärtsbewegung des Mechanismus der lenkbaren Fahrzeugräder bei einer Kollision, so dass das Lenkrad dadurch nicht gedrückt wird, so dass es sich nicht rückwärts bewegt. Außerdem ist es möglich, den Schaden zu reduzieren, den das Lenkrad bei dem Fahrer verursacht, wodurch es möglich wird, die Sicherheit bei einer Kollision zu verbessern.
Der Lenkbetrag des Lenkrads wird außerdem mechanisch durch den ersten Planetengetriebemechanismus und den zweiten Planetengetriebemechanismus an die lenkbaren Fahrzeugräder übertragen, so dass diese als manueller Lenkmechanismus arbeiten, um es zu ermöglichen, die Sicherheit zu verbessern.
Eine nachteilige Auswirkung auf den Fahrer durch die Welle aufgrund der äußeren Stoßkraft bei einer Kollision des Fahrzeugs kann ebenfalls ausgeschlossen werden, um es so zu ermöglichen, die Sicherheit bei der Kollision zu verbessern.
Außerdem kann das Kupplungsmittel mittels eines Aktors, wie beispielsweise eines elektrischen Motors oder ähnlichem, gedreht werden, um es so zu ermöglichen, das Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis in dem Aktor zu reduzieren und in dem Kopplungsmittel und das Fahrzeuglenksystem zu realisieren, welches kompakt ist und eine hohe Effizienz hat.
Außerdem absorbiert das oben beschriebene deformierbare Kabel die Rückwärtsbewegung des Mechanismus der lenkbaren Fahrzeugräder bei einer Kollision, so dass das Lenkrad dadurch nicht gedrückt wird, so dass es sich nicht rückwärts bewegt. Außerdem ist es möglich, den Schaden zu reduzieren, den das Lenkrad bei dem Fahrer verursacht, wodurch es möglich wird, die Sicherheit bei einer Kollision zu verbessern.
Außerdem ist es möglich, das zweite Sonnenrad in dem zweiten Planetengetriebemechanismus mittels eines Aktors, wie beispielsweise eines elektrischen Motors oder ähnlichem, zu drehen, wodurch es möglich wird, das Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis zwischen dem Aktor und dem zweiten Sonnenrad zu reduzieren und das Fahrzeuglenksystem zu realisieren, welches kompakt ist und eine hohe Effizienz hat.
Außerdem ist es möglich, den Lenkwinkel des Lenkwinkels zu erfassen, ohne jeden nachteiligen Effekt auf die Verdrehung der Torsionsstange.
Der Lenkvorgang durch den Fahrer wird außerdem durch die mechanische Verbindung an die lenkbaren Fahrzeugräder übertragen, um ein manuelles Lenken zu ermöglichen, um so die Sicherheit bei Auftreten einer Anormalität des Fahrzeuglenksystems zu verbessern.
Beim Erfassen einer Anormalität kann außerdem nur durch Verbieten der Steuerung mittels des Steuermittels für das reaktive Drehmoment der Lenkradvorgang durch den Fahrer an das Lenkrad übertragen werden durch die mechanische Verbindung, um so eine manuelle Lenkung durchzuführen, so dass die Sicherheit während der Anormalität des Fahrzeuglenksystems verbessert ist.
Außerdem bestehen das erste Unterbrechungsmittel und das zweite Unterbrechungsmittel aus Sätzen von Schneckenrädern, um es so zu ermöglichen, das Fahrzeuglenksystem zu niedrigen Kosten herzustellen.
Außerdem werden die Schneckenradsätze freigegeben mittels des elektrischen Motors, in den eine Kupplung eingebettet ist, wodurch, sogar wenn der elektrische Motor ausfällt, es möglich ist, den Hilfslenkmechanismus freizugeben, so dass das Lenken durch den Fahrer nicht behindert ist. Dadurch wird es möglich, die Sicherheit zu verbessern.

Claims

1. Fahrzeuglenksystem mit einem Lenkmechanismus zum Lenken von lenkbaren Fahrzeugrädern (7) als Antwort auf eine Drehung eines Lenkrads (1) um einen bestimmten Betrag und einen Vorspannbetrag, der durch einen Hilfslenkmechanismus zum Kompensieren der Drehung des Lenkrads (1) um einen bestimmten Betrag, durch Aufbringen eines Antriebsdrehmoments darauf, geliefert wird, wobei das System Folgendes aufweist:
Mittel (15) zum Erzeugen einer reaktiven Zielkraft, zum Erzeugen eines Zielwerts eines reaktiven Drehmoments, welches auf das Lenkrad (1) aufgebracht werden soll;
Mittel (10) zum Erfassen eines reaktiven Drehmoments, zum Erfassen des reaktiven Drehmoments, welches auf das Lenkrad (1) aufgebracht wird;
Mittel (16) zum Steuern des reaktiven Drehmoments, zum Steuern des Antriebsdrehmoments, welches auf den Hilfslenkmechanismus aufgebracht werden soll, so dass ein Zieldrehmoment, welches durch das Mittel (15) zum Erzeugen der reaktiven Zielkraft erzeugt wird, und das reaktive Drehmoment, welches mittels des Mittels (10) zum Erfassen des reaktiven Drehmoments erfasst wird, einander gleich werden;
einen Steuermechanismus (5) für lenkbare Fahrzeugräder, um eine Lenkrichtung der lenkbaren Fahrzeugräder (7) zu steuern;
Mittel (11) zum Erfassen des aktuellen Lenkwinkels, zum Erfassen eines aktuellen Lenkwinkels der lenkbaren Fahrzeugräder (7), die mittels des Steuermechanismus (5) für die lenkbaren Fahrzeugräder gesteuert werden sollen;
Mittel (13) zum Erzeugen des Ziellenkwinkels, zum Erzeugen eines Zielwerts des Lenkwinkels der lenkbaren Fahrzeugräder (7); und
Mittel (14) zum Steuern des aktuellen Lenkwinkels, zum Antreiben und Steuern des Steuermechanismus (5) für die lenkbaren Fahrzeugräder, so dass der Ziellenkwert, der mittels des Mittels (13) zum Erzeugen des Ziellenkwerts erzeugt wird, und der aktuelle Lenkwinkel, der mittels des Mittels (11) zum Erfassen des aktuellen Lenkwerts erfasst wird, einander gleich werden.

2. Fahrzeuglenksystem gemäß Anspruch 1, weiter mit einem Lenkwinkelerfassungsmittel (12) zum Erfassen des Lenkwinkels, der durch einen Drehwinkel des Lenkrads erzeugt wird, wobei das Erzeugungsmittel (15) für die reaktive Zielkraft einen Zielwert des reaktiven Drehmoments auf der Basis dieses Lenkwinkels erzeugt, und wobei das Erzeugungsmittel (13) für den Ziellenkwinkel auf der Basis dieses Lenkwinkels einen Zielwert des Lenkwinkels erzeugt.

3. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hilfslenkmechanismus Folgendes aufweist:
einen ersten Planetengetriebemechanismus (2) mit einem ersten Sonnenrad (101), welches mit dem Lenkrad (1) verbunden ist, mit einem ersten Ringzahnrad (204), welches als Antwort auf eine Steuerung mittels des Steuermittels (16) für das reaktive Drehmoment arbeitet, ein erstes Planetenrad (202), welches zwischen dem ersten Sonnenrad (201) und dem ersten Ringzahnrad (204) angeordnet ist, und einen ersten Trägermechanismus (203) zum Lagern des ersten Planetenrads (202);
einen zweiten Planetengetriebemechanismus (3) mit einem zweiten Sonnenrad (301), welches mit dem Lenkmechanismusantriebsmittel (5) verbunden ist, ein zweites Ringzahnrad (304), welches als Antwort auf die Steuerung mittels des Steuermittels (14) für den aktuellen Lenkwinkel arbeitet, ein zweites Planetenrad (302), welches zwischen dem zweiten Sonnenzahnrad (301) und dem zweiten Ringzahnrad (304) angeordnet ist, und einen zweiten Trägermechanismus (303) zum Lagern des zweiten Planetenrads (3); und
ein Kopplungsmittel (4) zum mechanischen Koppeln des ersten Trägermechanismus (203) mit dem zweiten Trägermechanismus (303), und wobei eines der beiden Zahnräder (204 und 304) drehbar gesteuert wird, während das andere Ringzahnrad stationär gehalten wird.

4. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 3, weiter mit einer Riemenscheibe, welche in jedem der beiden Trägermechanismen (203, 303) vorgesehen ist, wobei das Kopplungsmittel (4) aus einem Kabel zum Verbinden der beiden Riemenscheiben (402) miteinander besteht, welches deformierbar ist und die Drehung übertragen kann, und wobei der erste Planetengetriebemechanismus (2) in einem Lenkradsäulenbereich (19) angeordnet ist, wohingegen der zweite Planetengetriebemechanismus (3) in dem Steuermechanismus (5) für die lenkbaren Fahrzeugräder angeordnet ist.

5. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hilfslenkmechanismus Folgendes aufweist:
einen ersten Planetengetriebemechanismus (2) mit einem ersten Trägermechanismus (203), welcher mit dem Lenkrad (1) verbunden ist, mit einem ersten Planetenrad (202), welches mit dem ersten Trägermechanismus (203) verbunden ist, mit einem ersten Ringzahnrad (204), welches als Antwort auf eine Steuerung mittels des Steuermittels (16) für das reaktive Drehmoment arbeitet, mit einem ersten Sonnenrad (201), welches mitten zwischen dem ersten Planetenrad (202) und dem ersten Ringzahnrad (204) angeordnet ist, und
einen zweiten Planetengetriebemechanismus (3) mit einem zweiten Trägermechanismus (303), der mit dem Lenkmechanismusantriebsmittel (5) verbunden ist, mit einem zweiten Planetenrad (302), welches durch den zweiten Trägermechanismus (303) gelagert ist, mit einem zweiten Ringzahnrad (304), welches als Antwort auf die Steuerung mittels des Steuermittels (14) für den aktuellen Lenkwinkel arbeitet, und mit einem zweiten Sonnenrad (301), welches mitten zwischen dem zweiten Planetenrad (302)und dem zweiten Ringzahnrad (304) angeordnet ist, und
ein Kopplungsmittel (4) zum mechanischen Koppeln des ersten Sonnenrads (201) mit dem zweiten Sonnenrad (301),
wobei eines der beiden Zahnräder (204 und 304) drehbar gesteuert wird, während das andere Ringzahnrad stationär gehalten wird.

6. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 5, wobei das Kopplungsmittel (4) aus einer dünnen Welle besteht, welche sich durch eine Stoßkraft bei einer Fahrzeugkollision verformt, und wobei sich der zweite Planetengetriebemechanismus (2) in einem Lenkradsäulenbereich (19) befindet und der zweite Planetengetriebemechanismus (3) in dem Steuermechanismus (5) für die lenkbaren Fahrzeugräder.

7. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 5, wobei das Kopplungsmittel (4) eine Welle ist, die frei deformierbar ist, und wobei der erste Planetengetriebemechanismus (2) in einem Lenkradsäulenbereich (19) angeordnet ist und der zweite Planetengetriebemechanismus (3) in dem Steuermechanismus (5) für die lenkbaren Fahrzeugräder.

8. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Steuermittel (14) für den aktuellen Lenkwinkel in dem Kopplungsmittel (4) angeordnet ist, um den Steuermechanismus (5) für die lenkbaren Fahrzeugräder durch das Kopplungsmittel (4) anzutreiben und zu steuern.

9. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 5, weiter mit einer Riemenscheibe, die in jedem der beiden Sonnenräder (201 und 301) vorgesehen ist, wobei das Kopplungsmittel (4) aus einem Kabel besteht zum Verbinden der beiden Riemenscheiben miteinander, welches deformierbar ist und die Drehung übertragen kann, und wobei der erste Planetengetriebemechanismus (2) in einem Lenkradsäulenbereich (19) vorgesehen ist, wohingegen der zweite Planetengetriebemechanismus (3) in dem Steuermechanismus (5) für die lenkbaren Fahrzeugräder vorgesehen ist.

10. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 7 oder 9, wobei das Steuermittel (14) für den aktuellen Lenkwinkel in dem zweiten Sonnenrad (301) des zweiten Planetengetriebemechanismus (3) angeordnet ist, um das zweite Sonnenrad (301) anzutreiben und zu steuern.

11. Fahrzeuglenksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei das Erfassungsmittel (10) für das reaktive Drehmoment eine Torsionsstange aufweist, welche mit dem Lenkrad (1) verbunden ist, und wobei in dem Fall, in dem ein Verdrehungswinkel der Torsionsstange erfasst wird, das Lenkwinkelerfassungsmittel (12) zwischen dem Erfassungsmittel (10) für das reaktive Drehmoment und dem Lenkrad (1) vorgesehen ist.

12. Fahrzeuglenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter mit einem Anormalitätserfassungsmittel zum Erfassen einer Anormalität des Fahrzeuglenksystems; einem ersten Unterbrechungsmittel zum Unterbrechen eines Steuersignals, welches von dem Steuermittel (14) für den aktuellen Lenkwinkel an den Hilfslenkmechanismus ausgesandt wird auf der Basis eines anormalen Signals von dem Anormalitätserfassungsmittel her; und mit einem zweiten Unterbrechungsmittel zum Unterbrechen eines Steuersignals, welches von dem Steuermittel (16) für das reaktive Drehmoment an den Hilfslenkmechanismus gesandt wird auf der Basis eines anormalen Signals von dem Anormalitätserfassungsmittel her.

13. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 12, wobei, wenn eine elektrische Steuerung des Hilfslenksystems die elektrische Steuerung durchführt, nicht durchgeführt werden soll, das erste Unterbrechungsmittel und das zweite Unterbrechungsmittel angetrieben werden.

14. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 13, wobei das erste Unterbrechungsmittel und das zweite Unterbrechungsmittel aus Schneckenradsätzen bestehen.

15. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 14, wobei die Schneckenradsätze mittels eines elektrischen Motors freigegeben werden, in den eine Kupplung eingebaut ist.